文/中道咨询（微信公众号“合创中道咨询”）

在新能源逐步成为主体电源后，电网的资源优化配置作用将更加突出，数字电网将成为承载新型电力系统的最佳形态。数字化转型的目的是：通过新一代数字技术的深入运用，以数据价值释放为核心，构建一个全感知、全联接、全场景、全智能的数字电网世界，进而优化再造物理世界的业务，对电网传统管理模式、业务模式、商业模式进行创新和重塑，推动电网向数字化、智能化、互联网化发展，助力公司新型电力系统建设。

新型电力系统建设数字化转型可以从电网数字化转型、电网业务数字化转型、客户服务数字化转型以及能源生态数字化转型四个方面进行变革。 

一、电网数字化转型主要建设内容

（1）建设电网数据中心，打造电网数字化转型基础平台；

（2）建设电力物联网，实现电网全域智慧感知；

（3）建设数字孪生电网，实现数字电网和物理电网双向互动；

1.建设电网数据中心，打造电网数字化转型基础平台

电网数据中心是各类设备运行数据、业务数据、感知数据、预测预警数据和管理数据的汇集中心，对于电网各项业务的智能化、集约化管控以及售电交易起到至关重要的支撑作用，是电网智能化的基础，是“新型电力系统”建设中必不可少的环节。电网数据中心建设包括“电力云平台建设”、“电力数据中台建设”、“电力业务中台建设”、“电力AI中台建设”、“电力物联网平台”以及“网络安全防御”建设五大建设内容。

（1）电力云平台建设

建设电力云平台，可以促进电网业务数据的集中管理和数据的智能调度，实现电网数据的安全和隐私保护，电网在运行过程中，将产生大量的敏感信息和重要数据，包括用户数据、负荷数据、设备运行数据、售电交易信息数据等。建设云平台可以提供更高的安全性，使得这些数据能得到更好地保护和管理，避免泄露和滥用的风险；电力云平台具有弹性和灵活的数据存储和管理功能，实现数据的共享和互操作。

电力云平台建设包括“监控云平台”、“运维云平台”、“云原生平台”以及“灾备平台”建设四项建设内容。

（2）电力数据中台建设

“数据中台”主要功能是实现电网设备感知数据、业务数据和电网运行数据的汇聚；通过算法进行数据清洗，确保数据的正确性；对上述三类数据进行加工，添加数据标签，为电网各类业务应用进行数据支撑。

数据中台提供平台级的资源和数据管理能力，整合电网自有数据、第三方数据和互联网结构化、非结构化和半结构化数据，做好基础数据处理，实现对时点数据和时段数据的存储，保证通过平台按需获取任意时点的截面数据；进行必要的基础加工，建立按照数据主题域划分的整合层数据模型，服务于多个“大数据应用”；支持实时的分析场景，支持流式实时分析，对数据流中的事件进行识别、过滤、合并、聚类等处理，快速响应各种联机请求。

数据中台主要用于解决大规模结构化数据的管理。并行数据库通过多个处理节点并行执行数据库任务，提高整个数据库系统的性能和可用性。

电力数据中台主要建设包括“分布式大数据平台”、“大规模并行数仓平台”、“数据汇聚平台”、“数据治理平台”、“数据资产管理平台”、“数据服务平台”六项建设内容。

（3）电力业务中台建设

“电力业务中台”主要功能是将数据中台处理后的数据进行进一步沉淀和加工，实现对电网业务流程的运转和支撑。

电力业务中台主要提供业务层支撑，满足电力的服务渠道多样化需求、服务渠道统一认证需求、服务情况主动推送需求；满足业务人员的线上线下一窗式需求、材料管理便捷需求、材料预审智能化需求、材料表单规范化需求、数据资源共享需求、流程协同管理需求、事项协同管理需求、事项并联调度需求、服务创新优化需求、公共能力开放需求、事项协同管理需求。满足平台需求里的公共服务聚合需求、服务成熟可用需求、服务可拓展需求和统一消息推送服务需求。

电力业务中台主要建设内容包括：“应用服务平台”、“应用开放平台”、“业务支撑平台”、“技术支撑平台”四项建设内容。

（4）电力AI中台建设

电力AI中台主要功能是汇集设备感知数据，通过各类人工智能算法，实现对电网设备缺陷、故障以及不良工况的智能计算与智能判别；汇集电网业务数据，实现对电网业务质量、效率的智能分析，为管理人员提供辅助决策，是电网“新型电力系统”的大脑，是电网设备管理和业务管理人工智能处理核心。

电力AI中台建设包括：AI接入中心、AI算法中心、AI工作室、AI应用中心、AI运营中心、AI运维中心六项建设内容。

（5）电力物联网平台建设

“电力物联网平台”是电网建设“新型电力系统”中变电站设备健康感知数据的处理平台，同时也是站端边缘物联代理网关设备的管理平台；一方面肩负管理站端底层硬件并服务于上层应用服务的重任，另一方面，聚合硬件属性、感知讯息、用户身份、交互指令等静态及动态讯息，实现站端边缘物联代理设备的集中统一管理。物联网平台具有通信、数据流通、设备管理和应用程序等功能。

电力物联管理平台对下统筹输变电、配电网、客户侧和供应链等领域泛在物联和深度感知需求，实现电网公司各专业、各类型边缘物联代理、采集终端等设备的物联管理和标准化接入，对上为企业中台、业务系统提供标准化的服务接口，形成跨专业数据共享共用生态体系。

电力物联网平台建设主要包括：“全域设备管理”、“全域数据共享”、“全域应用赋能”以及“物联管理中心”四项建设内容。

（6）网络安全防御建设

数据中心网络安全防御建设是保证电网网络安全和数据安全的重要组成部分，主要包括网络防火墙、堡垒机、IPS（ddos）以及漏洞扫描软件几个部分。信息系统安全防护的总体原则为“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”。安全防御主要针对网络系统和基于网络的电力生产控制系统，重点强化边界防护，提高内部安全防护能力，保证电力生产控制系统及重要数据的安全。

网络安全防线包括：横向防线，即“三道防线”，第一道防线为互联网边界防线，主要防护包括防火墙、ips/ids等；第二道防线为信息交互内外网防线，主要防护设备为信息安全网络隔离装置；第三道防线为生产控制大区防线，主要防护设备为调度单向隔离装置。纵向防线，管理信息大区及互联网大区纵向防线主要为安全接入网关、网闸和防火墙等。

根据移动化和物联网建设需求，整体采用“虚拟无线专网+接入网关+网闸隔离”的安全接入防护模式，实现各类终端设备的安全接入，提供端到端的安全认证和防护。

2.建设电力物联网，实现电网全域智慧感知

伴随着电网大规模新能源和分布式能源的接入，电力系统的安全运行与新能源功率预测、气象条件等外界因素结合更加紧密，源网荷储各环节数据信息海量发展，设备实时健康状态采集、全面感知和电网业务处理能力需要进一步增强。新型电力系统以数据为核心驱动，呈现数字与物理系统深度融合特点，“云大物移智边”等先进数字信息技术在电力系统各环节广泛应用，将助力电网各生产运检环节实现高度数字化、智慧化、网络化的革新升级，有效支撑源网荷储海量分散对象的协同运行和多种市场机制下系统复杂运行状态的精准决策，推动以电力为核心的能源体系实现多种能源的高效转化和利用。

电力物联网建设是新型电力系统中智能电网板块建设的基础，通过物联网建设，可提高能源电力全环节全息感知能力，精准掌握电力设备健康状态和特性变化，是构建新型电力系统故障防御体系的支撑基础。

电力物联网可以采集、汇聚与分发源网荷储各环节数据，实现终端的标准接入和统一管理，为企业中台和各类业务应用提供开放、标准的数据基础，促进数据一个源与跨专业数据的共建共享。建设电力物联网，数据收集是基础，数据计算是核心。在建设新型电力系统的过程中，在数据中心物联网平台建设的基础上，需构建“云边端”的智慧物联体系。其中，“云”指的是部署在数据中心的物联管理平台和业务主站系统，“边”和“端”指的是部署在各类现场的边缘代理设备和终端设备。“边”设备负责实时采集、处理当地数据，即通过边缘计算对数据先进行一次初步处理，统一格式后，将最有价值的数据上传物联网平台，最后通过数据中台和AI中台处理后，传输至移动终端，以实现对设备健康状态的移动在线监测。

电力物联网建设由“设备感知能力建设”、“数据通讯网络建设”、“设备健康状态AI算法建设”、“移动在线监测微应用建设”、“其它相关物联网应用建设”五个部分构成。

（1）设备感知能力建设

设备感知能力建设包括“设备本体感知能力建设”和“设备远巡感知能力建设”两大部分建设内容。其中设备本体感知能力建设包括在发、输、变、配、储等各类设备上加装传感器，对设备的运行参数进行实时在线监测，实现对设备正常、异常、故障等状态数据的实时收集；建设和完善发电厂、变电站、储能站辅控系统，实现消防、安防、环境、电子围栏的全面感知和远程智能管理，提升变电站安全管理能力。

设备远巡感知能力建设包括各类摄像头，巡检机器人、巡检无人机建设，是设备本体感知能力的有效补充。通过以上两种能力的建设，能够打造设备“由内到外”的立体监控体系，实现设备健康状态数据的全面收集。

在公司设备感知能力建设中，需要通过在设备上加装各类传感器，实现对设备健康状态数据的收集，通过数据汇聚节点和边缘物联代理网关的建设，将发、输、变、配、储各类设备的在线监测数据和视频数据接入物联网平台，实现全网各类在线监测数据的统一管理；通过AI中台中各类设备健康监测数据算法建设，实现缺陷的智能识别和设备健康状态的智能判定；通过数据中台和业务中台的建设，实现设备健康管理处置流程的智能运转；通过移动作业，实现设备健康状态的全面、实时、移动感知，为电网运检业务做支撑。

（2）数据通讯网络建设

数据通讯网络建设是“物与物”、“物与人”实现互通互联的基础性建设工作，是公司新型电力系统中实现全面感知、快速响应的必要条件。

发电厂、变电站、储能站数据通讯网络传输链路为：感知传感器—汇聚节点—边缘物联代理网关—物联网平台—安全隔离网关—移动作业平台。在上述通讯链路中，发电厂、变电站和储能站站端需要建设汇聚节点及边缘物联代理网关，以实现感知数据的汇聚和上传，在发电厂、变电站和储能站至数据中心物联网传输环节中，可通过综合数据网光纤实现数据的传输；在安全网关至移动作业平台的传输环节中，需在移动端增加物联网卡和4G通讯卡，实现数据的安全加密传输，也可在数据中心建设互联网大区，在互联网大区将数据加密后传输至移动终端。

输电线路数据通讯网络传输链路与变电站数据通讯网络传输链路一致，只是边缘物联代理网关至物联平台间的传输通过4G或5G通讯网络加密进行，当无4G/5G通讯信号时，可采用微波传输通道进行数据传输。

配电线路数据通讯网络传输链路为：传感器—DTU/TTU/FTU-物联网平台—安全隔离网关—移动作业平台，DTU/TTU/FTU至物联平台采用4G或5G通讯网络加密传输，公司由于很多采油区处于无人区，因此可适当增加微波传输设备中继。

（3）设备健康状态AI算法建设

随着科技的进步，机器学习技术和人工智能也逐步被应用于电网管理中，随着电力AI模型与应用场景的不断扩展以及具体应用的持续落地，将进一步为公司新型电力系统的安全运行保驾护航。通过机器学习和人工智能技术，能够有效辅助运维人员提升电网缺陷和故障判别准确率，实现对设备健康状态、作业质量的智能管控，大幅提升电网各级人员的工作效率，并为管理人员提供智能辅助决策，降低电网运营成本。

数据中心AI算法建设包括各种类型的设备健康状态AI算法建设、运检作业质量AI算法建设、管理质量AI算法建设、作业效率AI算法建设等多个算法类型，需要根据公司新型电力系统建设的进度和投资逐步建设。

智能电网建设的核心是AI算法，而AI算法的基础是“大数据”，因此，公司在新型电力系统建设过程中，通过物联网建设实现设备的数字化在线监测，通过移动作业平台业务微应用建设实现业务流程的数字化是AI建设的基础数据来源。

（4）移动在线监测微应用建设

随着新型电力系统建设进程的逐步推进，公司资产和设备规模将不断扩大，现有运检人员将不能满足电网快速发展的需求，只能通过科技手段提升工作效率。移动在线监测各类微应用综合应用“物、大、云、智、移、边”技术，实现了设备健康状态的远程移动监控，是公司新型电力系统建设背景下提升电网设备管理水平的重要措施之一。

（5）其它物联网应用建设

依托数据中心管控平台的数据融合功能，构建基于物联网的运检资源管控体系，综合应用RFID、二维码等设备智能识别技术及传感器、智能穿戴、移动终端、北斗定位等感知技术，实现运检资源的快速识别、实时管理、可视展示、合理调配和全程管控，为运检生产指挥决策提供有力支撑。

设备检测试验数联应用是物联网技术在电力系统中的又一落地应用，通过将各类检测试验仪器与移动作业终端进行对接，实现检修后结果的自动上传，智能分析、智能预警。

基于物联网的五防系统建设应用：依托北斗定位技术、视频随动技术、移动作业技术，实现倒闸操作的全过程引导控制和远程倒闸操作流程的智能监管，防止出现误操作事故，确保电网的安全运行。

基于物联网的安全监督应用，依托北斗定位技术，实现工作区域和带电区域的有效监管，依托物联网技术、视频随动技术以及作业行为AI智能识别技术以及移动作业技术，实现作业现场的远程监管，提升作业现场安全管控能力。

基于物联网的电网故障综合分析应用：结合气象、传感器、雷电定位系统、故障录波数据，通过AI算法实现故障点的智能判定，提升故障处置效率。

3.建设数字孪生电网，实现数字电网和物理电网双向互动

中共中央在《国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》十四五规划中明确提出：“加快推动数字产业化，培育壮大人工智能、大数据、区块链、云计算、网络安全等新兴数字产业”，这是深化电网领域以新能源为主体的国家新型电力系统战略，通过运用大数据、知识图谱、人工智能、5G、物联网等技术融合到智慧电网业务场景中，以数字孪生为纽带连接物理电网与数字世界，为智慧电网赋能，并提供更加实时、高效、智能的服务，促进智慧电网技术创新发展。

数字孪生与电网的深化融合，能够有效推动电网产业数字化、网络化、智慧化发展进程，成为电网变革的强大助力。数字孪生契合了公司以新型技术为产业转型升级赋能的战略需求，成为了应对公司能源转型的关键因素。

随着物理设备、自动化系统和信息系统的互联互通，通过“物理设备”和“虚拟设备”融合，用数字化技术来感知、理解和优化现实世界电网设备，将基础设施和数字化建设紧密结合起来，在云端实现电网经营管理、生产运行状态的实时在线，形成电网三维全息场景的全景监视、多维业务系统数据融合和空间视野赋能交互的完整闭环，从而显著提升电网数字化、智慧化水平。支撑生产管控、业务运营的安全、高效、集约、规范和智能化运作，提升电网企业的科学分析、决策和预判能力，提高设备可靠性，促进电网安全、稳定、经济运行。“数字孪生”智能电网建设规划主要包含以下几个方面的内容：

（1）建设电网“数字孪生全景监控平台”，实现对“发－输－变－配－储”各环节设备、通道环境、业务运行的全面感知、动态分析等，将高维度、多层次等复杂数据直观、实时呈现，实现电网设备全景监控，实现对电网业务全流程的数字化、智能化管理。

（2）建设电网“变电站数字孪生”智能管控系统，将变电站结构、设备健康状态、现场作业行为映射到数字化的虚拟世界，通过实时传感、连接映射、精确分析和沉浸交互来刻画、预测和控制变电站的运行，实现变电站各类运检业务和设备管理的虚实融合。

（3）建设电网“输电线路数字孪生”智能管控系统，实现对输电线路设备管理、业务运行的虚实结合和智能化管控。

（4）建设电网“发电厂数字孪生”智能管控系统，实现对燃气发电厂、光伏发电厂设备管理、业务运行的虚实结合和智能化管控。

（5）建设电网“储能数字孪生”智能管控系统，实现电网“十四五”期间新增储能装置以电化学储能装置、压缩空气储能、抽水蓄能电厂设备管理、业务运行的虚实结合和智能化管控。

（待续）